ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения НИР.

В основу метода электрошлакового переплава (ЭШП) положен принцип плавления одного или двух электродов в слое шлака за счет тепла, выделяемого в шлаке при прохождении тока, и последующей кристаллизации жидкого металла в водоохлаждаемом кристаллизаторе.

Основными функциональными комплексами установки ЭШП являются печь для выплавки изделий, включающая кристаллизатор и выкатную тележку с поддоном, электродержатель, коллектор системы водоохлаждения, электропечной трансформатор, дозатор шлака. Основное назначение - отлив деталей с высоким качеством структуры металла.

Длительность плавки составляет 5-12 часов, в течение этого времени необходимо регистрировать показания и управлять установкой с учетом скорости протекания процессов, что требует высокого напряжения оператора. Даже небольшой процент брака приводит к значительным материальным затратам (главным образом на энергоресурсы). Решением этой проблемы является оснащение установки современной системой автоматизации, позволяющей реализовать автоматическое управление плавкой с минимальным участием человека, тем самым улучшить условия труда и обеспечить управление по оптимальным технологическим режимам.

При решении этой проблемы возникает множество технико-научных проблем: высокие требования к степени надежности и качеству поддержания технологических параметров, тяжелые условия работы (высокая температура в зоне печи, электромагнитные помехи), нелинейные зависимости параметров математической модели плавки, что делает задачу создания алгоритмов управления режимами очень сложной.

В связи с вышеизложенным предлагается в систему автоматизации ввести технический комплекс, включающий промышленный компьютер оператора, программно-логические контроллеры, вырабатывающие сигналы управления и измерения, системы датчиков и исполнительных органов.

Автоматизированная система контроля обеспечивает измерение и вычисление следующих параметров:

1) тока переплава (последовательно включенные токовые трансформаторы, с пределом измерения 0 - 25 кА);

2) напряжения печи (предел измерения 0-125 В);

3) уравнительного тока (предел измерения 0-10 кА);

4) напряжения разбаланса (предел измерения 0-125 В);

5) активной, реактивной и полной мощностей;

6) положения электродержателя (определяется как функция числа оборотов электропривода и датчика промежуточных положений герконового типа);

7) температуры воды на входе и выходе кристаллизатора и поддона;

8) расхода воды (расходомер);

9) веса слитка (система тензометрических весов);

10) сопротивлений шлаковой ванны (расчетный параметр).

Кроме того, обеспечивается визуализация процесса на экране в реальном масштабе времени, определение необходимых аналитических и технико-экономических данных, архивирование регистрируемых и расчетных параметров, поддержку просмотра архива, обеспечение ручного ввода необходимых данных по плавкам (размеры и марка материала электродов, фамилия плавильщика), подготовку архива для последующей распечатки данных плавки. Это будет способствовать совершенствованию технологии переплава для данной установки.

Функции контроля нарушений технологического процесса и неисправности оборудования включают фиксирование следующих показателей: превышение уравнительным током и напряжением разбаланса заданных значений, резкое изменение тока или скорости переплава относительно заданных значений, отклонение контролируемых параметров электрического и теплового режима от заданного диапазона, срабатывание релейных защит и блокировок установки и печного трансформатора.

Для реализации указанных функций и вычисления необходимых технологических параметров применен промышленный микроконтроллер серии ADAM - 5510 фирмы Advantech с платами УСО, обеспечивающими аналоговый и дискретный ввод-вывод информации.

Так как потребляемая электроэнергия расходуется на расплав электродов, вертикальное перемещение каретки с электродами, питание системы автоматики и подачу холодной воды из магистрали для охлаждения основного и вспомогательного оборудования, то даже незначительное снижение в относительном выражении энергозатрат на технологические нужды составит значительную экономию денежных средств в абсолютном выражении. Однако уменьшение потребления электроэнергии и расхода холодной воды возможно только лишь при определении и оптимальных режимов функционирования установки ЭШП, что и будет решаться автоматизированной системой измерения технологических параметров. Кроме того, существенной задачей является также обеспечение требуемого качества отливок.

Сочетание высокой надежности работы установки ЭШП с поддержанием оптимальных режимов ТП позволит снизить процент брака и улучшить качество выпускаемой продукции. Дополнительно решаются задачи энерго-, ресурсосбережения: минимизация затрат электроэнергии и охлаждающей воды, корректность расчётов за потреблённую электроэнергию (отсутствие штрафных санкций и ограничений).